日本のＣ０２排出量の１／２はエネルギー変換（発電）や輸送部門が占めており、環境・エネルギー効率の観点から、発電タービンやジェットエンジンの動作温度の向上が求められています。
その中で、最も耐熱性能を求められる部品には、超高融点材料をコーティングしたニッケル基超合金が用いられています。このコーティング材料の開発には、コーティング「する」材料の耐熱性能の他に、「される」材料との相性も重要です。これを、実験のみで開発を行うには、多くの試行錯誤が必要でした。そこで、Phase-field法とよばれる数値計算法で、コーティング／基材の組織変化を予測する研究を行っています。
右図はPhase-field法により、コーティング元素Irが基材Ni-Al合金に拡散侵入する様子を再現した図です。Irの拡散侵入によるミクロ組織の変化や、析出相を避けて拡散する様子が再現されています。
Ni-Al系γ-γ’２相組織のAl、Irの濃度分布図。
γ母相中にAl濃度が高いγ’が析出する複雑なミクロ組織に、図左側よりIrが拡散侵入。Ir固溶度の低いγ’相をIrが避けるように拡散している様子が再現されている。 |
